Regulacja temperatury chłodzenia w szafach sterowniczych i elektrycznych

Regulacja temperatury chłodzenia w szafach sterowniczych Rittal
25.7.2023

Szafy elektryczne i sterownicze są bardzo ważnym elementem w systemach automatyki i w instalacjach elektrycznych. W wielu branżach i sektorach gospodarki odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpiecznej, wydajnej i niezawodnej pracy różnych urządzeń i systemów.

Odpowiednie użytkowanie i właściwa konserwacja szaf sterowniczych przekłada się na efektywność energetyczną, jakość produkcji i wiele innych czynników, które wpływają na działalność przedsiębiorstw. Dodatkowo szafy sterownicze lub elektryczne muszą spełniać odpowiednie normy bezpieczeństwa, aby zabezpieczyć przed porażeniem prądem elektrycznym, przegrzaniem i dostępem osób nieupoważnionych.

Istotne jest też dokładne dopasowanie szaf do wymagań danego systemu, a także odpowiednie chłodzenie i regulacja temperatury wewnątrz szafy. Właściwa temperatura umożliwi zwiększenie niezawodności i trwałości komponentów elektrycznych i elektronicznych oraz pozwoli uniknąć awarii i kosztownych przestojów w pracy, co przełoży się na zwiększenie konkurencyjności firmy na rynku.

Szafy sterownicze i elektryczne – wybór i umiejscowienie

Żeby osiągnąć optymalne chłodzenie, szafa powinna być odpowiednio skonstruowana, z uwzględnieniem wymagań termicznych poszczególnych elementów, które zostaną zainstalowane wewnątrz. Istotne jest również umiejscowienie szafy w odpowiednim pomieszczeniu. Należy mieć na uwadze odpowiednią cyrkulację powietrza i ochronę przed czynnikami zewnętrznymi (takimi jak wilgoć, pył, kurz czy drgania). Należy także unikać umieszczania szaf w pobliżu źródeł ciepła (takich jak piece grzewcze) oraz w miejscach narażonych na bezpośrednie działanie promieni słonecznych.

Kolejnym ważnym elementem jest dobór odpowiedniego systemu chłodzenia, w zależności od rodzaju urządzeń zainstalowanych wewnątrz szafy oraz wymagań temperaturowych. Możliwości chłodzenia szaf elektrycznych i sterowniczych jest kilka. Można wymienić tu m.in. wentylatory, klimatyzatory oraz chłodzenie za pomocą klimatyzatorów Peltiera.

Wentylatory chłodzące

System chłodzenia szaf sterowniczych i elektrycznych z wentylatorami chłodzącymi jest jednym z najprostszych sposobów na utrzymanie odpowiedniej temperatury wewnątrz szafy. Jeszcze podczas wyboru szafy należy wziąć pod uwagę lokalizację miejsc wprowadzenia kabli i przewodów oraz wybór odpowiedniego miejsca montażu urządzeń wentylacyjnych. Wprowadzenie przewodów od dołu szafy pozwoli na zamontowanie wentylatorów wyciągowych na górze szafy, a w innych przypadkach konieczne będzie wykorzystanie ścian bocznych lub drzwi. Otwór wlotu powietrza powinien być zabezpieczony odpowiednim filtrem uniemożliwiającym zasysanie zanieczyszczeń z zewnątrz.

Wentylatory są umieszczane wewnątrz szafy i odprowadzają ciepłe powietrze na zewnątrz, co pozwala na obniżenie temperatury wewnątrz szafy. Są one stosowane na ogół w mniejszych szafach, w których przypadku nie występują duże wymagania co do chłodzenia i temperatura wewnątrz szaf nie jest zbyt wysoka.

W przypadku wentylatorów ważne jest, aby umieścić je w odpowiedniej liczbie i miejscach, żeby zapewnić równomierne rozprowadzenie powietrza i uniknąć miejsc zalegania ciepłego powietrza. Warto też pamiętać, że wentylatory nie są w stanie zmniejszyć temperatury poniżej temperatury otoczenia, dlatego też ich wydajność zależy od warunków panujących w pomieszczeniu, w którym stoi szafa.

Przy wyborze wentylatorów należy wziąć pod uwagę ich wydajność, ciśnienie statyczne, poziom hałasu, pobór mocy oraz rodzaj i klasę ochronności przed pyłem i wodą. Zaleca się, aby łączna wydajność wentylatorów była przynajmniej dwukrotnie większa od łącznej mocy cieplnej generowanej przez urządzenia znajdujące się wewnątrz szafy.

Zazwyczaj w szafach elektrycznych stosuje się wentylatory o wydajności 50–200 m³/h. W przypadku szaf o mniejszej objętości, w których nie generuje się dużo ciepła, wydajność wentylatora na poziomie 50–100 m³/h może być wystarczająca. Dla większych szaf i większej ilości generowanego ciepła należy wybrać wentylatory o większej wydajności, zwykle w zakresie 100–200 m³/h. Jednak dobór wydajności wentylatora powinien zależeć od konkretnych wymagań i warunków panujących w danym przypadku.

W przypadku szaf umieszczonych w trudnych warunkach środowiskowych, takich jak wilgotne lub pyliste otoczenie, należy wybrać wentylatory z odpowiednią klasą ochronności IP, które zapewnią ochronę przed pyłem i wilgocią. Szafy, w których generowana jest duża ilość ciepła, mogą wymagać zastosowania  wydajniejszych systemów chłodzenia, np. klimatyzacji.

Klimatyzacja szaf sterowniczych i elektrycznych

Klimatyzacja jest jednym z bardziej zaawansowanych i skutecznych systemów chłodzenia szaf sterowniczych i elektrycznych. W porównaniu z wentylacją pozwala na utrzymanie stałej temperatury i wilgotności wewnątrz szafy niezależnie od warunków zewnętrznych. W szafach, w których występują duże wymagania co do chłodzenia, klimatyzacja może być jedynym skutecznym sposobem utrzymania odpowiedniej temperatury. Jest ona szczególnie przydatna w przypadku szaf umieszczonych w miejscach, w których występują duże zmiany temperatury i wilgotności, takich jak hale przemysłowe oraz miejsca z dużą ilością źródeł ciepła i dużym zapyleniem otoczenia.

Klimatyzatory stosowane w szafach działają na zasadzie zamkniętego obiegu powietrza, co oznacza, że powietrze jest recyrkulowane wewnątrz szafy. W urządzeniach skutecznie wykorzystuje się technologie chłodnicze, takie jak sprężarki, aby obniżyć temperaturę wewnątrz szafy. Powietrze zasysane do klimatyzatora przez wlot powietrza przechodzi przez wymiennik ciepła, gdzie zostaje schłodzone. Następnie jest wdmuchiwane z dużą prędkością z powrotem do szafy, wymuszając chłodzenie jej wnętrza. W ten sposób klimatyzator usuwa ciepło z szafy, zapobiegając nagrzewaniu się urządzeń elektrycznych i wydłużając ich sprawność. 

Dodatkową zaletą klimatyzatorów jest osuszanie powietrza. Część wilgoci zawartej w powietrzu wewnątrz szafy kondensuje się w wewnętrznym wymienniku ciepła i jest bezpiecznie odprowadzana przez odpływ na zewnątrz szafy. Warto jednak pamiętać, że klimatyzacja jest bardziej skomplikowanym systemem niż wentylacja oraz wymaga odpowiedniego doboru urządzeń i instalacji. Podczas wyboru urządzenia klimatyzacyjnego należy również wziąć pod uwagę inne czynniki, takie jak koszty instalacji, koszty energii elektrycznej, koszty konserwacji i serwisowania.

Chłodzenie za pomocą klimatyzatorów Peltiera

Chłodzenie szaf sterowniczych za pomocą efektu Peltiera jest jednym z bardziej zaawansowanych sposobów utrzymania odpowiedniej temperatury wewnątrz szafy. Efekt Peltiera polega na wykorzystaniu prądu elektrycznego do przepompowywania ciepła z jednej strony modułu na jego drugą stronę. W przypadku chłodzenia szaf sterowniczych moduły Peltiera są umieszczane wewnątrz szafy, a ciepło jest przepompowywane z wewnątrz szafy na zewnątrz. Tego typu chłodzenie może być bardziej wydajne niż wentylacja, ale jest też bardziej kosztowne i wymaga specjalnego układu elektronicznego do sterowania prądem i temperaturą.

Projektując chłodzenie szaf sterowniczych za pomocą klimatyzatorów Peltiera, należy uwzględnić wiele czynników – takich jak moc cieplną generowaną przez urządzenia znajdujące się wewnątrz szafy, wymagania dotyczące temperatury, poziom hałasu, koszty i wiele innych. Warto też pamiętać, że efekt Peltiera nie jest w stanie zmniejszyć temperatury poniżej temperatury otoczenia, dlatego też jego wydajność zależy od warunków panujących w pomieszczeniu, w którym stoi szafa.

Termostat

Umieszczenie termostatu w szafie sterowniczej lub elektrycznej umożliwia zapewnienie odpowiedniej temperatury pracy urządzeń chłodzących oraz temperatury wewnątrz szafy. Gdy temperatura wewnątrz szafy przekracza ustawioną wartość, termostat automatyczne włącza urządzenia chłodzące, aby obniżyć temperaturę do poziomu zaprogramowanego. Gdy temperatura spadnie poniżej ustawionej wartości, termostat wyłącza urządzenia chłodzące, aby zaoszczędzić energię i zapobiec zbytniemu obniżeniu temperatury. Dzięki temu urządzenia w szafie sterowniczej pracują w optymalnych warunkach temperaturowych, co może przyczynić się do wydłużenia ich sprawności oraz zapobiec ewentualnym awariom.

Monitoring temperatury wewnątrz szafy

W celu zapewnia optymalnego chłodzenia szaf warto mieć na uwadze montaż monitoringu temperatury wewnątrz szafy oraz regularne czyszczenie i konserwację systemów chłodzenia. Monitoring temperatury wewnątrz szafy pozwoli na bieżącą kontrolę, co pozwoli zapobiec przegrzaniu się urządzeń. Z kolei regularna konserwacja układu chłodzenia (czyszczenie filtrów powietrza i wymiana wkładów filtracyjnych) jest kluczowa w zapewnieniu optymalnej wydajności i trwałości systemu chłodzenia oraz całej szafy sterowniczej lub elektrycznej. W przypadku awarii systemu chłodzenia lub przekroczenia ustalonych wartości temperatury monitoring może również zawiadomić operatorów systemu lub osoby odpowiedzialne za utrzymanie systemu w celu podjęcia odpowiednich działań naprawczych.

Chłodzenie szaf sterowniczych i elektrycznych jest kluczowe dla zapewnienia niezawodności, trwałości oraz poprawnej pracy komponentów wewnątrz szafy. W przypadku braku odpowiedniego chłodzenia może dochodzić do przegrzania urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Może to negatywnie wpłynąć na sprawność i niezawodność urządzeń, a w skrajnych przypadkach nawet doprowadzić do ich całkowitej awarii.

O Autorze

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę